【正文】 ................................................ 11 測試結(jié)果分析 ............................................................................................... 11 結(jié)論 ....................................................................................................... 12 參考文獻(xiàn) ............................................................................................... 13 附錄 ....................................................................................................... 13 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 15 Abstract .................................................................................................. 25 致 謝 ................................................................................................... 25 多功能定時(shí)器 1 引 言 我們在日常生活中，經(jīng)常碰到一些需要定時(shí)的事 情，例如：印相或放大照片，需要定在零點(diǎn)幾秒的時(shí)間，洗衣機(jī)洗滌衣物需要定在幾分鐘到幾十分鐘的時(shí)間，電風(fēng)扇需要定在數(shù)十分鐘的時(shí)間。本課程設(shè)計(jì)目標(biāo)： 具有正常數(shù)字鐘功能，包括時(shí)間校正，具有至少三路定時(shí)開關(guān)控制功能，每路定時(shí)時(shí)間可以任意設(shè)置。）之后要進(jìn)行初調(diào)試，證實(shí)電路板無誤后才能進(jìn)行下面的內(nèi)容。 摘 要 本設(shè)計(jì)要求以單片機(jī)為核心主體， 完成最小系統(tǒng)板的設(shè)計(jì)與制作（通過 Protel軟件，對電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，調(diào)試。生成 PCB板，再對元器件進(jìn)行排布，焊接。電路板完成后，在總程序基礎(chǔ)上通過編程設(shè)計(jì)家用多路定時(shí)控制器。但重要的是要有一定的創(chuàng)新，因?yàn)榇讼到y(tǒng)還有很多值得開發(fā)的功能，單純的三路定時(shí)只是設(shè)計(jì)內(nèi)容的基本要求。完成這種定時(shí)的定時(shí)器有多種多樣，在家用電器中采用機(jī)械定時(shí)器就是根據(jù)一般上弦鐘表原理設(shè)計(jì)的，這種定時(shí)器雖然結(jié)構(gòu)簡單，成本低，維修也比較方便，但是它的觸頭頻繁接觸和斷開，大大的縮減了它的使用壽命，也不利于進(jìn)一步全自動(dòng)化。 本文是基于 51 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的一種用于控制家用電器的設(shè)計(jì)方案。隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及微處理器 (MPU)技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)集成了更多的用于控制目的的功能單元（如高速 I/O口、 ADC、 PWM、 WATCHDOG、 I2CBus Inter IC Bus、 CAN Bus – Controller Area Network Bus 等），從而 成為嚴(yán)格意義上的單片微控制器（ Single Chip Microcontroller）。 單片機(jī)系統(tǒng)以單片機(jī)為核心部件，可分為單機(jī)應(yīng)用和多機(jī)應(yīng)用。單片機(jī)的高可靠性、高控制功能及高運(yùn)行速度的 ―三高 ‖特點(diǎn)必然使得未來的高科技工程系統(tǒng)將采用 da單片機(jī)多機(jī)系統(tǒng)作為主要的發(fā)展方向。 多功能定時(shí)器 2 圖 11 MCS— 51 單片機(jī)片內(nèi)總體結(jié)構(gòu)框圖 單片機(jī)的生存周期相對于普通 CPU 而言非常之長，如 MCS8051 已超過 15 年。 8 位、 16 位、 32 位單片機(jī)共 同發(fā)展也是當(dāng)前單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的另一特點(diǎn)。 多功能定時(shí)器 3 圖 12 典型單片機(jī)系統(tǒng)原理框圖 低電壓與低功耗是單片機(jī)技 術(shù)的發(fā)展的另一個(gè)特點(diǎn)。 PIC單片機(jī)、 Motorola 的某些單片機(jī)等在這方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢。 為降低單片機(jī)產(chǎn)品的成本，廣泛采用掩膜（ Mask ROM）、一次編程（ OTPOne Time Programmable）和多次編程（ MTPMulti Time Programmable）單片機(jī)。近年來，一次編程型單片機(jī)需量大幅度上揚(yáng)，為適應(yīng)這種需求許多單片機(jī)都采用了在片編程技術(shù)（ In System Programming）。編程 線與 I/O 線共用，不增加單片機(jī)的額外引腳。 單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片多功能定時(shí)器 4 機(jī)的蹤跡。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇： 單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理 量的測量。例如精密的測量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。 領(lǐng)域中的應(yīng)用 現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無線電對講機(jī)等。使其具有正常數(shù)字鐘功能，包括時(shí)間校正，具有至少三路定時(shí)開關(guān)控制功能，每路定時(shí)時(shí)間可以任意設(shè)置。 2 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu) 圖 21 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu) 復(fù)位電路：通過復(fù)位電路使所有的狀態(tài)都恢復(fù)原始狀態(tài)。 按鍵電路：通過該電路改變單片機(jī)控制的功能。 復(fù)位電路 控制中心 單片機(jī) 按鍵電路 數(shù)碼管顯示 時(shí)鐘電路單元 多功能定時(shí)器 6 數(shù)碼管 : 顯示時(shí)間或者其它。在單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為引腳 XTAL1，其輸出端為引腳 XTAL2。由于該晶振使用的是 12MHZ 的晶體，因此它的時(shí)鐘周期是 ,機(jī)器周期為 1us。 1 鍵： 其功能是當(dāng)該 鍵按下時(shí)，進(jìn)入時(shí)間調(diào)整功能 。 3 鍵：其功能是對被調(diào)整位減一。 5 鍵：其功能是對被定時(shí)位加一。 7 鍵：其功能是切換定時(shí)狀態(tài)和時(shí)鐘狀態(tài)。 圖 24 按鍵電路設(shè)計(jì) 多功能定時(shí)器 8 數(shù)碼管電路設(shè)計(jì) 數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。 、 數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng) 方式 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字 。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM多功能定時(shí)器 9 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。 多功能定時(shí)器 10 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件流程圖 主程序流程圖： 圖 25 主程序流程圖 說明 ：程序開始執(zhí)行， 啟動(dòng)定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1，然后執(zhí)行 while 語句，但條件一直成立，因此 while 語句中的子函數(shù)一直在執(zhí)行。 定時(shí)器 0 啟動(dòng) 定時(shí)器 1 啟動(dòng) 10 ? 比較函數(shù) 紅綠燈子 程序 開 始 執(zhí)行子函數(shù) 刷新緩沖區(qū)子程序 LED 顯 示子程序 鍵盤掃描 多功能定時(shí)器 11 4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析 實(shí)驗(yàn)使用的儀器設(shè)備 本實(shí)驗(yàn)主要用到了電源，電腦，燒程器，電烙鐵，元器件若干。 第二次按下 shift 鍵，進(jìn)入調(diào)分狀 態(tài)。 第四次按下 shift 鍵，進(jìn)入第一路定時(shí)的調(diào)分狀態(tài)。 第六次按下 shift 鍵，進(jìn)入第二路定時(shí)的調(diào)時(shí)狀態(tài)。 第八次按下 shift 鍵，回歸時(shí)鐘狀態(tài)。 按下 2 鍵，正式進(jìn)入交通燈狀態(tài)。 多功能定時(shí)器 12 結(jié)論 本次試驗(yàn)終于接近尾聲了，通過對家用多功能定時(shí)器進(jìn)行設(shè)計(jì)與制作，我了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我了 解了定時(shí)器的基本原理和設(shè)計(jì)理念。本課程設(shè)計(jì)最大的難點(diǎn)在于編程的創(chuàng)新，即在已有的基本程序上對程序進(jìn)行擴(kuò)充，盡可能多的實(shí)現(xiàn)定時(shí)的多種功能。還有就是一些關(guān)于一些問題的處理 ，如：（ 1）軟件程序的調(diào)試應(yīng)該分模塊進(jìn)行，使每個(gè)模塊趨于完整，正確，最后將各個(gè)模塊整合起來進(jìn)行統(tǒng)調(diào)。接近兩個(gè)星期的堅(jiān)持，累，但卻快樂著。鍵 3 和鍵 6 為輔助調(diào)節(jié)按鈕。即：當(dāng)按下 7鍵，相應(yīng)的定時(shí)開啟狀態(tài) 會(huì)出現(xiàn)，再按一下，定時(shí)關(guān)閉狀態(tài)出現(xiàn)。即：當(dāng)按下八鍵，數(shù)碼管此時(shí)顯示的為星期和秒的走動(dòng)情況，秒的走動(dòng)顯示與仿真顯示一致。 sbit LED1=P1^1。 sbit LED3=P1^3。 sbit LED5=P1^5。 sbit LED7=P1^7。 sbit Line2=P2^0。 uchar data Tab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。 /*****************定義參數(shù)及初始化 ********************/ char hour=12,minute=34,second=0,h=0,m=0,h1=0,m1=0。 char flag=0,flag1=0,flag2=0。 uchar num=0,count=0。 /************************************************ 延時(shí)子函數(shù) *************************************************/ void Delay( uint x) //自定義延時(shí)約 { uint t。t120。 } /******************************************************************/ /* 刷 新 緩 沖 區(qū) 子 程 序 */ /******************************************************************/ void RefreshTab(void) { if(flag==0) {TimeTab[0]=Tab[hour/10]。 TimeTab[2]=Tab[minute/10]。} if(flag==1) {TimeTab1[0]=Tab[h/10]。 TimeTab1[2]=Tab[m/10]。 } if(flag==2) {TimeTab2[0]=Tab[h1/10]。 TimeTab2[2]=Tab[m1/10]。 } if(flag==4) {TimeTab[0]=0x00。 TimeTab[2]=Tab[(50second1)/10]。} 多功能定時(shí)器 17 } /******************************************************************/ /* 按 鍵 處 理 子 程 序 */ /******************************************************************/ void Key_Process(void) { switch(STATE) { case 0: if(Keyno==1){STATE=1。 case 1: if(Keyno==2){hour++。} if(Keyno==3){hour。} if(Keyno==1){STATE=2。 case 2: if(Keyno==2){minute++。} if(Keyno==3){minute。} if(Keyno==1){STATE=3。} break。if(h==24)h=0。if(h==1)h=23。}